蛋白质是人体的重要组成部分，不论是在人体器官的组成，还是在生命活动中都发挥着极其重要的作用。在人体内，蛋白质大多数都处于溶液环境中，并在这样的大背景下组装、折叠及发挥生命活性。但由于蛋白质一般都是大分子，要想精确地研究其在溶液的结构和性质是非常困难、复杂且耗费时间的。因此研究蛋白质的基本组成单位—氨基酸在溶液中的结构性质对探究生命活动是十分必要和重要的。　　 本论文以亮氨酸为研究对象，对中性和双电性亮氨酸及它们与一到三个水分子的络合物的气相构型进行了系统的理论寻找，计算和分析了稳定构型的能量、零点振动能、垂直电离能、转动常数、振动光谱及偶极矩等信息。通过构型的对比分析，对氨基酸的加水的方法给出了自己的建议。　　 第一章主要介绍了以后章节中用到的理论计算基础、方法和计算软件。主要内容包括Hartree-Fock理论、半经验方法、密度泛函理论、组态相互作用、耦合簇方法等，同时也介绍了几种溶剂模型。在本章的最后，简要的介绍了下研究中利用到的计算软件。　　 第二章首先简要概述了水合氨基酸的研究背景及现状。接着介绍了研究亮氨酸的背景，给出了寻找中性亮氨酸及其水合物的低能量稳定构型的理论和方法。对比了中性亮氨酸及络合物中亮氨酸的结构。列出了络合物的单点能、零点振动能及总能量，并细致的分析了亮氨酸与三个水分子络合物的结构特点和振动光谱，并给出了它们的相对能、零点振动能、转动常数、偶极矩、垂直电离能及在不同温度下的构型分布。　　 第三章详细介绍了系统寻找双电性亮氨酸及其水合物的稳定构型的理论和方法。对比了双电性亮氨酸及络合物中亮氨酸的结构。给出了双电性亮氨酸与水分子的复合体的相对能量。细致的分析了亮氨酸与三个水水分子络合物的结构特点、振动光谱及其物理化学性质，包括相对能、零点振动能、转动常数、偶极矩、垂直电离能及在不同温度下的构型分布。　　 第四章对本论文所做的工作进行总结。